一种基于流量预测的GPON动态带宽分配方法

摘要

本发明公开了属于光接入网领域的一种基于流量预测的GPON动态带宽分配方法。它包括下列步骤：1)用户数据采集；2)等待授权时间段业务到达量预测；3)带宽请求量统计与上报；4)带宽动态分配与授权；5)用户数据发送。本发明的有益效果为：本发明通过对光网络单元等待授权时间内到达业务量的预测，提高了请求带宽请求量的准确度，通过对光线路终端授权带宽的分配方法的调整，更好地为高优先级业务提供短时延、高吞吐量的保证，同时在公平性原则下兼顾低优先级业务的带宽分配保证，提高网络带宽利用率，降低等待时延，克服了对于上行带宽静态分配方法和基于全周期的预测方法在精度、可靠性和准确性较低的缺陷。

主权项

一种基于流量预测的GPON动态带宽分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定吉比特无源光网络系统中连接在同一光线路终端上的光网络单元个数M；对第1光网络单元ONU₁到第M光网络单元ONU_M进行初始化，启动吉比特无源光网络系统；从光线路终端接收数据，根据优先级高低分别存入各个光网络单元的T‑CONT1缓存器～T‑CONT4缓存器中；2)在每个循环周期内，针对第i光网络单元ONU_i中的四种业务：T‑CONT1业务～T‑CONT4业务,利用预测公式对第i光网络单元ONU_i中优先级较高的T‑CONT1业务～T‑CONT3业务在等待授权时间内的到达量进行预测，i取1～M；所述步骤2)具体包括以下步骤：21)循环周期是指第i光网络单元ONU_i向光线路终端两次发送用户数据的起始时间间隔，等待授权时间具体是指：第i光网络单元ONU_i向光线路终端发送带宽请求报告至第i光网络单元ONU_i收到来自光线路终端的带宽授权报告的时间间隔；针对第i光网络单元ONU_i在每个循环周期的带宽请求报告发送前实时更新到达T‑CONT1缓存器～T‑CONT4缓存器的业务量，i取1～M；22)针对优先级较高的T‑CONT1业务～T‑CONT3业务，第i光网络单元ONU_i在发送带宽请求报告时刻统计当前的循环周期内到达T‑CONT1缓存器～T‑CONT3缓存器的用户数据量，并根据当前循环周期的前J个循环周期的等待授权时间内业务量到达情况预测当前循环周期中等待授权时间内的T‑CONT1业务～T‑CONT3业务的到达量，其中，预测公式为：$P_{i,n}^c=\underset{m=1}{\overset{J}{\Sigma }}\left(\frac{T_{i,n-m}^{\mathrm{wait}}}{\underset{k=1}{\overset{J}{\Sigma }}{T}_{i,n-k}^{\mathrm{wait}}}{Q}_{i,n-m}^c\right)$上式中，表示第i光网络单元ONU_i在第n个循环周期的等待授权时间收到的C业务量的预测值；C表示业务类型，且此时C∈{T‑CONT1,T‑CONT2，T‑CONT3}；表示第i光网络单元ONU_i在第(n‑m)个循环周期的等待授权时间；表示第i光网络单元ONU_i在第(n‑m)个循环周期的等待时间内接收到的C业务量；k和m均取1～J；3)第1光网络单元ONU₁到第M光网络单元ONU_M各自独立地统计T‑CONT1业务～T‑CONT4业务的到达量，然后确定T‑CONT1业务～T‑CONT4业务的带宽请求量，将上述带宽请求量在第i光网络单元ONU_i发送带宽请求报告的时隙内同时上报光线路终端；所述步骤3)具体包括以下步骤：31)根据上述预测值和带宽请求报告发送前的业务到达量，参照业务类型的不同，按照如下公式分别确定T‑CONT1业务～T‑CONT3业务的带宽请求量：$A_{i,n}^C=R_{i,n}^C+P_{i,n}^C$上式中，表示第i光网络单元ONU_i在第n个循环周期的发送带宽请求报告时刻向光线路终端发送的带宽请求量，C表示业务类型，且C∈{T‑CONT1，T‑CONT2，T‑CONT3}，表示第i光网络单元ONU_i在第n个循环周期的发送带宽请求报告时刻已到达对应缓存器的C业务量；对于T‑CONT1业务～T‑CONT3业务，对应缓存器分别为T‑CONT1缓存器～T‑CONT3缓存器；32)针对根据带宽请求报告发送前的T‑CONT4业务到达量，为T‑CONT4业务确定带宽请求量，公式如下：$A_{i,n}^C=R_{i,n}^C$上式中，C表示业务类型且C∈{T‑CONT4}33)在第i光网络单元ONU_i发送带宽请求报告的时隙内，将步骤31)和步骤32)的带宽请求量同时上报光线路终端；34)针对T‑CONT1业务～T‑CONT3业务，在第i光网络单元ONU_i发送带宽请求报告到其收到带宽授权帧的等待授权时间段内，统计T‑CONT1业务～T‑CONT3业务的实际到达业务量作为下一循环周期预测的参考数据；4)在光线路终端依次轮询收到来自所有光网络单元在本循环周期内的带宽请求报告后，光线路终端根据各光网络单元中T‑CONT1业务～T‑CONT4业务的带宽请求量，按优先级从高到低的顺序，确定带宽分配方法，依照带宽分配方法依次向T‑CONT1缓冲器～T‑CONT4缓冲器发送授权带宽；5)第1光网络单元ONU₁到第M光网络单元ONU_M在各自分配的时隙，按步骤4)中确定的授权带宽标准分别向光线路终端发送数据，在此期间同时接收来自用户终端的数据，按其优先级高低分别存入T‑CONT1缓存器～T‑CONT4缓存器中，记入下一循环周期的待传流量请求中，各自分配的时隙是指：光线路终端收到第i光网络单元ONU_i发送带宽请求报告至光线路终端向第i光网络单元ONU_i发送带宽授权报告的时隙，i取1～M。